【正文】 .... 27 第五章 系統(tǒng)調試與分析 ................................................................................................... 29 硬件電路的搭建 ....................................................................................................... 29 調試故障及原因分析 ............................................................................................... 29 調試結果 ................................................................................................................... 29 候時顯示 ............................................................................................................ 29 里程顯示 ............................................................................................................ 30 停車總價顯示 .................................................................................................... 31 第六章 社會經濟效益分析 ............................................................................................... 32 結束語 ................................................................................................................................. 33 畢業(yè)設計（論文） IV 致 謝 ................................................................................................................................... 34 參考文獻 ............................................................................................................................. 35 附錄Ⅰ 出租車計價器系統(tǒng)硬件系統(tǒng)原理圖 ................................................................... 37 附錄Ⅱ 元件清單 ............................................................................................................... 38 附錄Ⅲ 程序清單 ............................................................................................................... 39 畢業(yè)設計（論文） 1 第一章 緒論 課題背景 隨 著我國經濟的迅速發(fā)展，人民生活水平的顯著提高，城市的交通日趨完善，出租車計價器的應用也越來越廣泛。用戶不僅要求計價器性能穩(wěn)定、計價準確而且對它的要求也越來越高 。出租汽車服務行業(yè)和出租汽車計價器緊密 相關，因為出租汽車必須安裝出租汽車計價器才能投入營運。計價器是出租汽車的經營者和乘坐出租汽車的消費者之間用于公平貿易結算的工具，因而計價器計價準確與否，直接關系到經營者和消費者的經濟利益。 出租車行業(yè)在我國是八十年代初興起的一項新興行業(yè)，隨著我國國民經濟的高速發(fā)展，出租 汽車已成為城市公共交通的重要組成部分。目前全世界的計價器中有 90%為臺灣所生產。 現在出租車是城市交通的重要組成部分，行業(yè)健康和發(fā)展也獲得越來越多的關注。它關系著交易雙方的利益。 而自從 單片微型計算機 1976 年問世以來發(fā)展非常 迅速，現在已成為微型計算機一個很重要的分支，在現實生活中應用越來越廣泛，已經對人類產生了巨大的影響，尤其是美國 Intel公司的 MCS—51系列單片機，由于其集成度高、處理功能強、畢業(yè)設計（論文） 2 性能價格比高、可靠性高、系統(tǒng)結構簡單，可以靈活的與其他芯片組成眾多的測量電路用于速度、溫度、深度、高度、濕度、光強等方面的測量和研究等特點，在我國現代化生活、生產中已經得到了廣泛的應用，如在工業(yè)檢測控制、儀器儀表、電子工業(yè)、機電一體化等眾多領域取得了令人矚目的成果。 課題的主要任務及內容 本課題主要任務是利用霍爾元件、單片機等部件設計一個可用 LCD 實時顯示里程 、候時時間 和 總價 的 出租車計價器系統(tǒng) 。 本文主要介紹了 出租車計價器系統(tǒng) 的設計思想、電路原理、方案論證以及元件的選擇等內容，整體上分為硬件部分設計和軟件部分設計 。 本文的核心部分是第 5章。 具體的硬件電路包括 STC89C54 單片機的外圍電路以及 LCD 顯示電路等。 軟件設計包括：芯片的初始化程序、定時中斷采樣子程序、顯示子程序等，軟件采用 C 語言編寫，軟件設計的思想主要是自頂向下，模塊化設計，各個子模塊逐畢業(yè)設計（論文） 3 一設計，再分別進行調試，最后聯調整個程序，判斷是否達到預期的要求，得出結論。 畢業(yè)設計（論文） 4 第二章 出租車計價器系統(tǒng) 總體方案設計 任務 分析與實現 本次畢業(yè)設計的題目是： 出租車計價器 系統(tǒng) 設計。里程的測量，是經過 MCS51 的定時 /計數器測出總的脈沖數 乘以每圈 5 米 ，再經過單片機的計算得出的，其結果通過 LCD 顯示器顯示出來。經綜合分析，本設計中取 m=1。每次中斷代表車輪轉動 一圈，中斷數 n 與 輪圈的周長 L 的乘積為里程值。 (2)對脈沖信號進行計數。 (3)對數據進行處理，要求用 LCD 顯示里程 、候時時間 和 總價 。 最終實現目標： 出租車計價器 具有里程 、候時時間 與 總價 顯示功能，采用單片機作控制，顯示電路可顯示里程及 總 價 。 出租車計價器系統(tǒng) 硬件方案設計 自從 1971 年微型計算機問世以來，隨著大規(guī)模集成電路技術的不斷進步，微型機主要向兩個方向發(fā)展：一個向高速度，高性能的高檔微型計算機方向發(fā)展。所謂的單片機，就是把中央處理器 CPU、只讀存儲器 ROM、定時 /計數器以及 I/O 接口電路等集成在一塊集成電路芯片上的微畢業(yè)設計（論文） 5 型計算機。 單片機由于將 CPU、內存和一些必要的接口集成到一個芯片上，并且面向控制功能將結構作了一定的優(yōu)化，所以它有一般芯片不具有的特點： (1)體積小、重量輕； (2)電源單一、功耗低； (3)功能強、價格低； (4)全部集成在一塊芯片上，布線短、合理； (5)數據大部分在單片機內傳送，運行速度快、抗干擾能力強、可靠性高。 里程測量傳感器的設計 (1)里程 傳感器的設計 里程測量傳感器的選擇有以下幾種方案：使用光敏電阻對里程進行測量、利 用編碼器對車輪的圈數進行測量、利用霍爾傳感器對里程進行測量、利用干簧管型傳感感器測量里程。 ① 霍爾傳感器 霍爾傳感器是對磁敏感的傳感元件，常用于信號采集的有 A04E、 CS30 CS3040等，這類傳感器是一個 3 端器件，外形與三極管相似，只要接上電源、地，即可工作，通常是集電極開路 (OC 門 )輸出，工作電壓范圍寬，使用非常方便。 畢業(yè)設計（論文） 6 1Vcc 2GND 3OUT 圖 A04E外形圖 使用霍爾傳感器獲得脈沖信號，其機械結構也可以做得較為簡單，只要在轉軸的齒輪盤上粘上一粒磁鋼，霍爾元件固定在前叉上，當車子轉動時霍爾元件靠近磁鋼，就有信號輸出，轉軸旋轉時，就會不斷地產生脈沖信號輸出。在粘磁鋼時要注意，霍爾傳感器對磁場方向敏感，粘之前可以先手動接近一下傳感器，如果沒有信號輸出，可以換一個方向再試。 ② 光電傳感器 光電傳感器是應 用非常廣泛的一種器件，有各種各樣的形式，如透射式、反射式等，基本的原理就是當發(fā)射管光照射到接收管時，接收管導通，反之關斷。該系統(tǒng)在 出租車 后輪的軸處保持著與輪子旋轉切面平行的方向延伸附加一個鋁盤，在這個鋁盤的邊沿處挖出若干個圓形過孔，把傳感器的檢測部分放在圓孔的圓心位置。 ③ 光電編碼器 光電編碼器的工作原理與光電傳感器一樣，不過它已將光電傳感器、電子電路、碼盤等做成一個整體，只要用連軸器將光電傳感器的軸與轉軸相連，就能獲得多種輸出信號。 方案的確定 光敏電阻對光特別敏感，當白天行駛時，外界光源將導致光敏電阻發(fā)出錯誤信號；光敏電阻對環(huán)境的要求相當高，如果光敏或發(fā)光二極管被泥沙或灰塵所覆蓋，光敏電阻就不能再進行準確測量；而編碼器必須安裝在車軸上，安裝較為復雜；霍 爾元件或干簧管不但不受天氣的影響，即使被泥沙或灰塵覆蓋也不會有影響，而且安裝方便。 畢業(yè)設計（論文） 7 本系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)框圖如圖 所示 圖 系統(tǒng)原理框圖 其中 LCD 型號為 1602，單片機型號為 STC89C54，霍爾傳感器型號為 A04E,鍵盤有調整起價按鍵、停車按鍵和系統(tǒng)復位按鍵三個按鍵。通過軟件控制單片機的功能是單片機的主要特點和優(yōu)點，程序的設計要考慮合理性和可讀性。即先考慮整體目標，明確整體任務，然后把整體任務分成一個個子任務，子任務再分成子子任務，這樣逐層細分，同時分析層次間的關系與同一層次各任務間的關系，最后擬訂出各任務的細節(jié)。 軟件設計包括主程序、行車過程中里程表算子程序、中斷服務子程序、顯示子程序等等。 數據處理子程序是將進入單片機的脈沖信號與實際要顯示值之間有一定的對應關 系，經過軟件編程顯示所需要的值。 本系統(tǒng)軟件總體流程圖如圖 所示 。 畢業(yè)設計（論文） 9 第三章 出租車計價器系統(tǒng) 硬件電路設計 概述 出租車計價器系統(tǒng) 的硬件電路設計是本次畢業(yè)設計的基礎部分，它包括信號的捕獲、放大、整形，單片機的計算處理， LCD 的實時顯示和單片機外圍基本電路的設計。 傳感器在 人們研究自然現象、規(guī)律以及生產實踐活動中，起著非常重要的作用。傳感器是獲取自然或生產領域中信息的關鍵器件，是現代信息系統(tǒng)和各種設備不可缺少的信息采集工具。隨著信息產業(yè)、工業(yè)自動化、醫(yī)療儀器等的飛速發(fā)展和計算機應用的普及，需要大量的傳感器將被測或被控的非電信號轉換成可與計算機兼容的電信號。其中最具代表的磁傳感器就是霍爾傳感器，在自動檢測系統(tǒng)中，利用霍爾傳感器測轉數是一種最基本的測量工作。一個向穩(wěn)定可靠，小而廉價的單片機方向發(fā)展。單片機是本次設計的核心部件，它是信號從采集到輸出的橋梁，而且肩負計算 、定時、信息處理等功能。 傳感器及其測量系統(tǒng) 本次設計信號的捕獲采用的是霍爾傳感器，霍爾器件是一種磁傳感器?；魻柶骷曰魻栃獮槠涔ぷ骰A。霍爾線性器件的精度高、線性度好；霍爾開關器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復精度高。 按照霍爾器件的功能可將它們分為：霍爾線性器件和霍爾開關器件，前者輸出模擬量，后者輸出數字量。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測受檢對象上人為設置的磁場，用這個磁場來作被檢測的信息的載體。 霍爾傳感器的測量原理 霍爾傳感器是利用霍爾效應制成的一種磁敏傳感器。利用霍爾效應制成的元件稱為霍爾元件。霍爾效應原理圖如圖 所示。 (1)、 (2)、(3)代表集成霍爾開關的三個引出端點。當施加的磁場 達到工作點時，觸發(fā)器輸出高電壓 (相對于地電位 )，使三極管導通，此時 OC門輸出端輸出低電壓，通常稱這種狀態(tài)為開 。這樣兩次電壓變換，使霍爾開關完成了一次開關動作。傳感器主要特性是它的輸出特性，即 輸入磁感應強度 B 與輸出電壓 V0之間的關系。測量時 在 2 兩端加 5V 直流電壓 ,在輸出端 3 與 1 之間接一個 2k? 的負載電阻，如圖 所示。定時器 /計數器等部件都制作在一塊集成芯片上，構成一個完整的微型計算機從而實現微型計算機的基本功能。 單片機實質上是一個芯片。 圖 單片機內部結構示意圖 (1)中央處理器 中央處理器是單片機最核心的部分，主要完 成運算和控制功能。存儲器是由畢業(yè)設計（論文） 13 大量的寄存器所組成，其中每一個寄存器就稱為一個存儲單元。 (4)中斷系統(tǒng) 中斷系統(tǒng)在計算機中起著十分重要的作用，是現代計算機系統(tǒng)中廣泛采用的一種實時